De nouvelles recherches sur la chimie de l'oxygène et du fer dans les conditions extrêmes trouvées au plus profond de la Terre pourraient expliquer un mystère sismique de longue date appelé zones à ultrafaible vitesse. Publié dans La nature , les résultats pourraient avoir des implications de grande envergure sur notre compréhension de l'histoire géologique de la Terre, y compris des événements qui changent la vie tels que le grand événement d'oxygénation, qui s'est produit il y a 2,4 milliards d'années.

Assis à la frontière entre le manteau inférieur et le noyau, 1, 800 miles sous la surface de la Terre, Les zones à ultra-faible vitesse (UVZ) sont connues des scientifiques en raison de leurs signatures sismiques inhabituelles. Bien que cette région soit bien trop profonde pour que les chercheurs puissent l'observer directement, les instruments capables de mesurer la propagation des ondes sismiques causées par les tremblements de terre leur permettent de visualiser les changements dans la structure intérieure de la Terre; similaire à la façon dont les mesures par ultrasons permettent aux professionnels de la santé de regarder à l'intérieur de notre corps.

Ces mesures sismiques ont permis aux scientifiques de visualiser ces zones à ultrafaible vitesse dans certaines régions le long de la frontière noyau-manteau, en observant le ralentissement des ondes sismiques qui les traversent. Mais le fait de savoir que les UVZ existent n'expliquait pas leur cause.

Cependant, des découvertes récentes sur la chimie du fer et de l'oxygène dans les conditions de la Terre profonde apportent une réponse à ce mystère de longue date.

Il s'avère que l'eau contenue dans certains minéraux qui sont entraînés dans la Terre en raison de l'activité tectonique des plaques pourrait, sous des pressions et températures extrêmes, fractionnement - libérant de l'hydrogène et permettant à l'oxygène résiduel de se combiner avec le fer métallique du noyau pour créer un nouveau minéral à haute pression, peroxyde de fer.

Dirigé par Ho-kwang "Dave" Mao de Carnegie, l'équipe de recherche pense que jusqu'à 300 millions de tonnes d'eau pourraient être transportées à l'intérieur de la Terre chaque année et générer des profondeurs, réservoirs massifs de dioxyde de fer, qui pourrait être à l'origine des zones à ultra-faible vitesse qui ralentissent les ondes sismiques à la frontière noyau-manteau.

Pour tester cette idée, l'équipe a utilisé des outils sophistiqués au laboratoire national d'Argonne pour examiner la propagation des ondes sismiques à travers des échantillons de peroxyde de fer qui ont été créés dans des conditions de pression et de température imitant la Terre profonde en utilisant une cellule à enclume de diamant chauffée au laser. Ils ont découvert qu'un mélange de roche du manteau normal avec 40 à 50 pour cent de peroxyde de fer avait la même signature sismique que les zones énigmatiques à ultrafaible vitesse.

Pour l'équipe de recherche, l'un des aspects les plus excitants de cette découverte est le potentiel d'un réservoir d'oxygène profondément à l'intérieur de la planète, qui, s'il était périodiquement rejeté à la surface de la Terre, pourrait altérer considérablement l'atmosphère primitive de la Terre, expliquant potentiellement l'augmentation spectaculaire de l'oxygène atmosphérique qui s'est produite il y a environ 2,4 milliards d'années selon les archives géologiques.

"Trouver l'existence d'un réservoir d'oxygène interne géant a de nombreuses implications de grande envergure, " expliqua Mao. " Maintenant, nous devrions reconsidérer les conséquences des explosions sporadiques d'oxygène et leurs corrélations avec d'autres événements majeurs de l'histoire de la Terre, comme la formation de fer rubané, Terre boule de neige, extinctions massives, basaltes d'inondation, et les failles du supercontinent."